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" Procédé de production de fonte malléable rapide :.
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La présente invention est relative à un procédé de production de fonte malléable rapide contenant du manganèse, à forte résistance avec une grande sécurité et avec une ségrégation du carbone de recuit se pré- sentant sous des forces de cristallisation largement ou purement sphérolithiques.
La fonte malléable, qui, à '.l'inverse de la fonte grise, présente une ségrégation plus compacte du gra- phite sous forme de ce qu'on appelle des nodules de carbone-.de recuit a, en raison de cette conforma- tion, des propriétés de résistance sensiblement plus de favorables. Toutefois, les nodules de carbone /recuit ont encore des contours très déchiquetés et sont sou- vent tout- désaréés. Au contraire, si le carbone de recuit prend la forme de boules, typiquement sphérolithiques, il apparaît une augmentation de la résistance.
On a observé occasionnellement la présence de sphérolithes dans de la fonte malléable. En raison des propriétés favorables des fontes à sphérolithes, on a déjà proposé toute une série de procédés par lesquels on obtient de telles formes sphérolithiques de cristallisation du carbone de recuit. Tous les procédés qui seront évoqués ci-après ont des inconvé- nients qui, soit gênent leur mise en application technique, soit impliquent un procédé de fabrication coûteux et compliqué .
La formation de sphérolithes, qu'il faut considé- rer comme un phénomène de cristallisation-anormal,
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apparaît dans la solidification en masse de solutions ou de bains. Mais dans le processus de décomposition du carbure de fer lors du recuit il faut tenir compte de ce que la ségrégation du carbone de recuit à partir de la masse de base s'opère petit à petit .
Les conditions dans lesquelles s'obtient la fonte malléable n'ont pas encore une explication scientifique complète, liais les choses semblent se passer comme si des germes de certai- nes forme et structure .avaient un effet décisif.
Sui- vant le premier procédé qui a été indiqué par Schüz et
Stotz dans leur ouvrage "Der Temperguss" (1930) page 770 ,on peut obtenir une ségrégation du graphite en boules, sur la forme de cristallisation sphérolithique duquel on ne dit rien de précis, avec une teneur en soufre élevée par rapport à la teneur en manganèse, ce qui signifie toutefois une diminution indésirable de la teneur en manganèse, qui, de toutes façons,
se trouve déjà habituellement dans la fonte de départ, en quantité que l'on ne peut qualifier de très basse. Des travaux récents de H. Morrogh , Birmingham, ont abouti au même résultat, d'après lequel il ne se forme de carbone de recuit sphérolithiquc que lorsque, ici encore, la temeur en soufre est relativement plus élevée que la teneur en manganèse,
de telle sorte que le soufre ne se présente pas entièrement sous forme de combinaison avec le manganèse (MnS), mais est combiné entièrement ou partiellement au fer, car ces sulfures de fer doi- vent influencer la ségrégation du carbone de recule de façon à ce que celui-ci cristallise ensphéroli- thes.
Le terme anglais équivalent de "sphérolithique"
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est v [ inLiialtr'9R Donc, ici aussi, il fauf¯, renoncer à l'influence favorable du manganèse sur la masse mtalli-
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que de base, puisque celui-ci doit, en raison de la teneur en soufre excessive, si on le considère d'une manière relative, être complètement éliminé dans la scorie .
Suivant des données de Niaz Ahmad, on ne pourrait, d'après un travail ancien de Pinsl, datant de 1925, obtenir du graphite sphérolithique dans la fonte malléable qu'en adoptant de longs temps de recuit à températures élevées. Le respect de ces conditions en- traîne cependant du point de vue économique, un grand inconvénient du procédé, car il faut justement que les installations de recuit, ne soient pas sollicitées trop longuement et trop sévèrement. et est à tort que, par méconnaissance des conditions de formation ,
on a considéré une ségrégation de graphi- te sphérolithique occasionnelle dans la fonte grise comme ségrégation de carbone de recuit. On voyait dans ces nphérolithes de graphite, comme on doit les désigner correctement dans la fonts grise, des consti- tuants de texture qui n'apparaîtraient qu'en quantité
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''l.('" "h.l A..L.,!;. des for.-ies .....' <'"\ -t- .-"-"",,a"'" ....'1""\ négligeable à cote des formes de graphite connues,do sorte q.ie cas chercheurs n'ont mena pas essayé d'indi- ':"J,-' \...1'.; tel --a :;j -..,..J. '.1'....J' l.....1 zip.\-:;
J.J.:t.- -'-h,,"> tc..:.. quer des moyens :le produire systématiquement cette forme de ségrégation - bien entendu dans la fonte grise
H.A. Schwarz a établi que par un traitement de re- froidissement brusque avant le recuit proprement dit, on pourrait obtenir des sphérolithes . Hais ce procédé amène aussi une augmentation du prix de revient,tout-à- fait indépendamment du fait que le refroidissement brus- que des alliages coulés doit provoquer un important pour- centage de déchet par fissures.
Dans la fonte malléable eutectique blanche, qui par l'action affinante de l'agent oxydant de recuit est
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non seulement recuite(avec décomposition du carbure de fer), mais également décarburée (élimination de carbone) la forme sous laquelle apparaît le graphite, c'est-à-di- re l'allure en bouler ou sphérolithique , ne joue pas le rôle décisif,même si, là aussi, en raison de la fai-
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bile teneur en manganèse, 'ocs 1.-..- ...-..1 "'-iï plus levers peuvent se former.
Suivant l'invention, on propose maintenant un procédé qui évite l'inconvénient d'une faible teneur en manganèse à côté d'une teneur relativement élevée en soufre , d'un recuit prolonge et à haute température ou enfin d'un traitement de refroidissement brusque supplémentaire, et qui permet une large ségrégation du carbone de recuit en forme de cristallisation sphéroli- thiques (en boules),
lorsqu'on désulfure un alliage de coulée presque eutectique à hypereutectique dans une mesure suffisante pour que sa teneur en soufre soit inférieure à 0,01 %, tout en conservant une teneur quelconque en manganèse, la teneur en Si étant choisie de façon qu'en présence de l'épaisseur de paroi donnée, on n'obtienne plus ou justement presque plus de solidifi- cation en gris.
Il faut considérer alors que le bain subit préala- blement un surchauffage qui se traduit par un sous- refroidissement correspondant lors de la solidification.
Le surchauffage peut par exemple s'obtenir facilement dans un four électrique ou dans un four à flamme-, comme il est d'usage dans nombre de fonderiez de fonte malléa- ble.
Par la teneur en Si relativement élevée que l'on peut adopter d'une part à cause du manganèse et d'autre part à cause de la, faible proportion de scorie sulfurée, qui, en plus grande quantité, s'accompagnerait d'une tendance la solidification sa gris, on réussit a,
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présent réduire de jours en heures ou en minutes par exemple 40 minutes 900 ,
le temps de recuit . On pourrait même y arriver déjà en moins de 20 minutes, sans devoir élever la température. donc
Si/l'on choisit par exemple des températures de recuit voisines de 850 à 900 C environ, les échantillons ne sont pas trop sollicités et il n'est généralement pas nécessaire de les envelopper d'agent de recuit mais on peut les recuire jusqu'au bout dans un four recuire, ce qui représente un notable abaissement du prix de revient et une notable simplification avec conformation aussi bonne que possible de la texture, savoir avec du carbone de recuit sphérolithique.
Un signe caractéristique qui distingue la fonte
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1"'"' fontes malléable sphérolithique de genres de fontes anfilogv.es L carbone de recuit normale est la propriété surprenante qu'il est sans inconvénient que la solidification ne
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se fasse pas purement en blanc, mais que déjà certains ---a3se 1)as purei-ien-L' en 0 ..Le.! .o'? r,i&i-s q1..,. ,.,.ove.
"r <..--n0 signes de solidification mixte sa présentent sous forme de graphite de ségrégation primaire, car dans la dans ce cas fonte malléable sphérolithique il naît aussi/au stade primaire déjà,des sphérolithes, qui donc ne nuisent en rien, tandis que sans cela/présentent des lamelles de graphite ou des formes de graphite eutectique sous forme finement granulée qui altèrent fortement la résis- tance à la traction ou la résistance aux chocs répétés pouvant être obtenue.
Le procédé suivant l'invention permet de réaliser de ce fait une sécurité de fabrica- tion notable en ce qui concerne l'obtention de valeurs élevées de résistance, qui est encore augmentée en plus par la conformation sphérolithique du carbone de recuit plus finement divisé.
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Pour l'exploitation pratique, il est important qu'on puisse atteindre, en ca qui concerne la teneur en silicium, la limite supérieure qui se trouve ici plus élevée, sans avoir à craindre, des variations désagréables dans les valeurs des résistances que l'on peut obtenir.
Dans la coulée en coquille ou dans la coulée centrifuge, on obtient ainsi l'avantage que le temps de recuit peut être abaissé à tel point que l'on est à même de concur- rencer la coulée centrifuge de fonte grise, sans de- voir prendre en considération l'inconvénient d'une formation de graphite eutectique , qui se présente par exemple pratiquement toujours dans des boîtes obte- s'avère nues par coulée centrifuge et qui/comme très défavorable pour la résistance à l'usure et les propriétés d'endurance parce qu'il n'était pas possible jusqu'à présent de l'évi- ter complètemtn.
Semblablement une fonte malléable rapide présente un avantage pour les segments de piston, parce qu'ici aussi on peut éviter le graphite eutectique préjudiciable, de sorte que même pour une allure ferritique, de la texture de base, avec des teneurs ordinaires par ailleurs on phosphore, on obtient une résistance élevée l'usure, qui est meilleure que celle des segments de piston normaux en fonte grise.
A ce propos, il est également encore significatif que, par l'emploi de fonte malléable rapide comme décrite plues haut, en raison de la forme sphérolithique plus fine de la ségrégation ducarbone de recuit, on obtient un module d'élasticité très supérieur à celui que l'on aurait avec des matières pour segments de piston obtenus par simple coulée . En fait, le procédé suivant la présente invention est encore riche en possi- bilités de développement, qui sont déjà indiquées en substpr ce dans le présent mémoire.